5G Millimeter Wave
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編者按：隨著華為推出折疊螢幕手機，5G 網路全面普及的步伐也在加快。5G 網路的全面覆蓋，人們對於頻寬也會提出更高的要求。行動通訊發展的幾十年來，6GHz 以下頻段使最為常用的。
但 5G 的到來使發生了改變，相較於 LTE 所採用的 6GHz 以下頻段，毫米波天生的技術優勢，讓人沒有再拒絕的可能。在頻譜資源日漸稀缺的當下，毫米波技術最終也將登上歷史舞台，承擔起提供更優質網路的重任。
但 5G 的到來使發生了改變，相較於 LTE 所採用的 6GHz 以下頻段，毫米波天生的技術優勢，讓人沒有再拒絕的可能。在頻譜資源日漸稀缺的當下，毫米波技術最終也將登上歷史舞台，承擔起提供更優質網路的重任。
根據 3GPP 的協議劃定，5G 網路未來將會主要使用兩段頻率—— FR1 頻段和 FR2 頻段。其中 FR1 頻段的範圍為 450MHz-6GHz，我們通常將它稱之為 6GHz 以下頻段；而另一個 FR2 頻段，則集中於 24.25GHz 至 52.6 GHz，外界普遍會以「毫米波」來稱呼。
對於 6GHz 以下頻段，業界已經非常熟悉了，事實上當前 LTE網路都運行於 6GHz 以下頻段，長久以來人類的行動網路的發展，都以此為基礎。然而毫米波對於許多人而言，卻是陌生的名詞，但無論從哪方面來討論，若要實現暢想的 5G 互聯時代，毫米波技術的推進將會是關鍵。
毫米波曾是蠻荒之地，但現在它卻是通向5G最好的橋梁
在行動通信發展的 30 年間，毫米波一直都是一片未經開墾的蠻荒之地，雖然諸如高通、愛立信在內的通信巨頭的實驗室，都對它持續地投入研究，但毫米波卻沒有真正走入我們的生活，而這也是市場與技術共同造成的結果。
首先，過去人類對於移動通信的頻寬要求並不高，在光纖傳輸都只有 512K，甚至更低的年代裡，毫米波技術所提供的高頻寬，對於設備實用性優先，6GHz 以下的窄頻寬，已經足夠滿足需求。
同時，由於毫米波技術的高頻特點，毫米波本身的傳播距離相較於低頻段更短，營運商需要實現大規模覆蓋，往往需要投入更多的成本。因此在頻譜資源的尚未緊張的年代裡，毫米波自然不是利用的首選。
並且一直以來，支持毫米波的整合電路投入成本更高，它所需要克服的環境因素也更多，營運商在搭建基礎網路時，往往更考慮成本因素，以及覆蓋的回報價值，直到 2017 年的一個里程碑事件，高通通過一系列實際落地實驗，證明瞭毫米波在城市之間部署的可行性。但在那之前，要讓營運商以及終端廠商，支持毫米波技術幾乎是天方夜譚。
但這一切都因為 5G 的到來發生了改變，相較於 LTE 所採用的 6GHz 以下頻段，毫米波天生的技術優勢，讓人沒有再拒絕的可能。從頻寬來看，6GHz 頻段以下的LTE，最大可用頻寬僅為 100MHz，這意味著數據速率，至高只能滿足 1Gbps 的下行。但毫米波頻段行動應用，最大頻寬達到了 400MHz，傳輸速率能夠達到 10Gbps 甚至更多，在以快為先的 5G 時代，這樣的頻寬表現，才能滿足用戶的期待。
其次，毫米波本身的頻譜資源也更為豐富。隨著 30 年的發展， 30Ghz 之內的頻譜資源，幾乎已經消耗殆盡，LTE 以及廣播電視網路，以及被營運商以及各個機構瓜分，要想從中開墾良田供給 5G 的難度會非常高。
現如今幾乎全球的營運商，正在面臨頻譜資源短缺的問題， LTE 與 5G 的衝突已經愈發明顯，因此此時未經開墾的毫米波，就成了行動通信行業的「新大陸」，它仍有廣闊的空間留給營運商。
現如今幾乎全球的營運商，正在面臨頻譜資源短缺的問題， LTE 與 5G 的衝突已經愈發明顯，因此此時未經開墾的毫米波，就成了行動通信行業的「新大陸」，它仍有廣闊的空間留給營運商。
同時以技術來看，毫米波曾經的技術「缺陷」，現如今也能成為優勢。要知道頻段越高，對於接收天線的尺寸要求就會越低。這意味對於支持毫米波的終端而言，機身內部的接收天線可以做得比以往更小，而對於沒有尺寸限制的終端，也可以在原先的技術上，容納更多的高頻段天線，從而獲得更好的接受效果。
更為重要的是，毫米波本身由於傳播距離，比 6GHz 以下頻率更短，因此在整個傳播路徑下，它的定向性將會更具優勢，這使得毫米波信號間，受到干擾的可能性，將會變得更小，傳播的精度有所提高。
另外，窄波束本身由於傳播距離短，它被遠距離截獲的可能性將變得更低，在通訊安全方面，也有著無可比擬的優勢。
另外，窄波束本身由於傳播距離短，它被遠距離截獲的可能性將變得更低，在通訊安全方面，也有著無可比擬的優勢。
當然嚴格來說，所謂的毫米波(mmWave)更確切的是指 EHF 頻段，它是頻率範圍橫跨 30GHz 至 300GHz 的電磁波，如果從波長來定義，30GHz 的電磁波波長為 10 毫米，而 300GHz 的電磁波波長則僅為 1 毫米。
但根據 FR2 頻段的播放來計算，24.25GHz 的波長已經超過 10 毫米，雖然我們將它稱作毫米波，但許多人認為它更應該划入釐米波的範疇。
但根據 FR2 頻段的播放來計算，24.25GHz 的波長已經超過 10 毫米，雖然我們將它稱作毫米波，但許多人認為它更應該划入釐米波的範疇。
不過由於世界並沒有組織，對毫米波下達過明確的定義，因此從廣義認同的界限來看，FR2 頻段算作毫米波也無傷大雅。 可以說，毫米波曾是蠻荒之地，但它現在卻是我們通向 5G 最好的橋梁。
毫米波不再是紙面技術，它正在成為「現實」
毫無疑問，隨著 5G 商用的真正來臨，毫米波也早已不是空洞的紙面技術，它也早已經是真正可用的現實，而這其中，不得不提到，高通對於毫米波技術發展的貢獻。事實上從上世紀 90 年代開始，高通就一直致力於新興行動通信技術的研發投入，毫米波正是技術推進中的眾多技術之一。
不過和所有技術的推動一樣，毫米波技術真正實現商用化，也經歷了長達近 30 年的努力，就像前文敘述的那樣，它不僅要克服高頻信號本身對於遮蔽的弱勢，同時也要給終端廠商，以及營運商提供一套切實的可用方案。
而高通則成了第一個，實現這兩點的通訊方案供應商，在 2016 年的巴塞隆納世界行動通信大會上，這家美國公司首次向世界，展示了波束導向支持的非視距毫米波行動性試驗，在測試中，基於毫米波技術的 5G 自適應波束賦形，和波束追蹤技術可以在真實環境中，提供穩健的行動寬頻通信。
這意味著以往桎梏著毫米波，在行動通訊行業商用的鎖鏈，終於被打破，緊接著一系列商用實驗也接連證明，即便行進的測試設備處於移動狀態，亦或是在牆體密集的環境中，終端本身依舊可以實現多個基地台的快速信號切換。
同時，針對終端廠商，毫米波的落地也在同一時間進入了倒計時。因為在 2016 年 10 月，X50 5G 調制解調器正式現身，這是業界第一款完整提供毫米波，以及 6GHz 以下鏈接的 5G 晶片，它的登場加速了業界，對於 5G 網路商用的測試速度，進一步推動了整體 5G 發展的步伐。
關於毫米波，最大的反對聲音在於，高頻信號傳輸距離較短，並且容易被物體影響，因此需要使用大量的小型基地台，來提升信號的覆蓋。
而這對於大多數營運商而言是不可取的，因為這會帶來可預見的成本問題，部署更多基地台意味著，行動營運商需要更多時間和投入，才能收回成本。
而這對於大多數營運商而言是不可取的，因為這會帶來可預見的成本問題，部署更多基地台意味著，行動營運商需要更多時間和投入，才能收回成本。
但高通卻不這麼認為，在它看來毫米波技術本身的高覆蓋，會幫助營運商進一步降低成本，事實上早在 2017 年，高通就已經透過仿真實驗，證明瞭毫米波在現代化城市環境中，大規模覆蓋的可行性。實驗中的舊金山，在 10 平方公里區域內，實現了 65% 下行連接覆蓋，由於基地台本身與LTE基地台共同部署，它在密集區市區的覆蓋率，甚至高達 80%。
同時，由於 28GHz 的高頻段，提供了更多的頻寬使用，因此它為 6GHz 以下的 LTE 網路，節省了大量的頻譜資源，從而智慧手機以及設備在室內環境，將會獲得更好的網路狀況。
同時，毫米波的推動也發生在終端上，高通目前已經發佈多個智慧手機，可用的小型化 5G 新空口射頻模組，它們除了支持 6GHz 以外，同樣還能提供對於毫米波的支持，這意味著智慧終端廠商，在使用基於高通驍龍 855 行動平台，以及 X50 5G 調制解調器的方案時，搭配配套的射頻模組，即可實現對於毫米波的支持。
我們相信，5G 技術正像這個時代的蒸汽機，它將再一次推動全人類全產業的進步，無論是工業領域，還是普通人的生活，都將因此而改變。在頻譜資源進一步被壓榨的當下，毫米波技術最終也將登上歷史舞台，承擔起提供更優質網路的重任。190190403
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